某水电站坝址右岸边坡变形分析及治理对策

通过对某水电站坝址右岸边坡现场工程地质条件的系统调查,对边坡的岩体结构类型及其成因机制、结构面与坡面组合特征,以及诱导因素进行了细致研究,在此基础上通过FLAC3D数值模拟及极限平衡分析,结合工程地质条件分析,对其变形破坏机制进行了深入探讨.研究结果表明,边坡处于压致拉裂初始阶段,边坡的变形受开挖控制作用明显.监测结果显示,雨季过后,随着开挖进行,坡体中上部覆盖层在下部岩体的带动下产生同步变形.受下部岩体约束,在坡体最薄弱部位,高程1 191 m处的网格梁出现了隆起、弯曲变形,并局部出现了较大的水平向及竖向位移,经预应力锚索加固后,坡体渐趋稳定.     

层状岩坡变形破坏及其治理的离散元分析

某大型水电站为顺倾层状人工高边坡,坡体软弱层面、断层、节理和后缘陡倾卸荷张裂隙对坡体稳定性影响大,在自上而下的挖坡过程中,局部坡体发生了失稳座滑。本文分析了边坡的地质条件和岩体结构特征,采用离散单元法模拟了边坡的变形破坏过程,探讨了坡体的变形破坏机理;研究了在滑坡体上继续挖坡,坡体可能发生的变形破坏形态;另根据坡体变形破坏机理及后续开挖边坡可能发生的变形破坏形态,基于离散元数值模拟优化了边坡预应力锚杆和抗滑桩的工程加固支护措施,确保了边坡稳定,监测表明,后续坡体开挖及开挖完成后未出现明显变形破坏迹象。     

云盘头滑坡变形破坏机制研究

缓倾顺层岩质边坡由于其岩层倾角较缓,具有不易察觉其失稳且识别难度大的特点。以一个典型的缓倾顺层岩质边坡(贵州云盘头滑坡)为例,基于工程地质勘察,建立边坡地质模型,并结合底摩擦试验、二维离散元和有限元模拟等方法,探讨云盘头滑坡的变形破坏机制。结果表明:云盘头滑坡的变形破坏过程可分为微裂纹发育阶段、裂纹拓展阶段、滑体变形阶段与完全破坏阶段,并在坡脚存在关键块体;滑坡形成的主要原因是,坡体经过开挖导致软弱夹层出露,坡体内部发育垂直于软弱夹层的拉裂纹并将滑体分割成块体,随着坡脚关键块体向临空面滑移,后部次级块体随之移动并产生多米诺骨牌效应导致坡体发生整体滑移,变形模式属于典型的滑移-拉裂式。研究成果为探究缓倾顺层岩质边坡的失稳破坏有现实意义。     

强震作用下中倾外层状岩质边坡动力失稳机理研究

中倾外层状岩质边坡在静力条件下的稳定性一般较好,但是在对"5·12"汶川地震中失稳边坡调查的过程中,却发现了大量的中倾外层状岩质边坡动力失稳案例。为了得出该类型斜坡动力变形失稳机理,采用三维离散元数值模拟技术,对该类型边坡在地震作用下失稳机理进行数值模拟。结果表明:在地震荷载作用下,坡表各监测点PGA放大系数随高程增加呈现非线性增大且均大于1。在边坡水平剖面上PGA放大系数先增大,在距坡表50 m后逐渐降低;而竖直剖面上PGA放大系数在1/2高度下整体变化不大,超过该高度其急剧增大。地震作用下整个边坡的失稳机理为:边坡顶部优势层面逐渐张开,缓倾坡外的结构面发生剪切变形;随着变形的发展,坡体上部拉张裂缝向深处扩展,坡内锁固段岩层被破坏,控制性结构面贯通;滑坡沿贯通滑面快速滑下,摧毁坡脚铁路线并堵塞河道,整个边坡发生拉裂-滑移-剪断型失稳破坏。研究成果为类似地区的边坡工程地震失稳分析提供参考和依据。     

甘蔗坝缓倾顺层岩质岸坡失稳机理及支护措施研究

甘蔗坝库岸边坡为缓倾顺层岩质边坡,随着三峡库区蓄水位变化,岸坡出现较大坡体变形,形成危岩体。为防止崩塌地质灾害及引发塌岸、涌浪等对长江航道及库区安全造成威胁。经过详实的现场调查与分析确定,该坡体下伏软弱砂泥岩互层、受坡面和陡倾坡外结构面切割,受长江水位升降侵蚀,产生塑流-拉裂式失稳破坏。在查明成灾机制后,提出"局部清除+局部锚杆加固+顶部裂隙封闭+底部凹腔封闭"的治理措施,解除灾害安全隐患并为类似工程提供借鉴。     

印尼某火电厂Ａ２—Ａ４区人工边坡失稳机制研究

以印尼某火电厂涉外项目Ａ２—Ａ４区的问题人工边坡为研究对象,通过现场地勘、实际变形失稳过程、数值模拟等方法综合研究了该地人工边坡失稳机制。在此基础上,探讨了边滑坡加固措施的作用效果及合理性。所得主要结论:Ａ２—Ａ４区人工边坡变形失稳机制主要为软弱地层（煤层）切穿暴露所造成的组合滑移以及坡体沿土岩分界面所造成局部变形,变形破坏模式接近圆弧滑动,人工边坡中的软弱夹层是导致边坡失稳的主控因素;Ａ２、Ａ４区综合考虑桩锚＋坡面锚杆的方式进行加固,煤层和全风化泥岩及上部土层内的组合变形没有发展贯通趋势,边坡整体安全。Ａ３区在加固作用下存在沿二级坡脚＋煤层＋全风化泥岩＋上部土层内越顶组合滑移风险以及基坑开挖造成基坑侧壁坍滑风险,需要引起重视并加强监测。     

雅砻江某水电站坝肩边坡稳定性研究

从工程需要出发,在大量现场调研、平硐资料搜集及室内分析的基础上,运用数值模拟软件(FLAC3D及ANSYS)对雅砻江某水电站左右坝肩边坡在不同条件下(天然、降雨及地震工况)的稳定状况进行计算分析,结果表明,左岸坝肩边坡为斜顺向坡,地形较完整,未见整体变形破坏迹象,仅局部块体发生滑移破坏。岩体受构造影响较弱,裂隙以中、陡倾角为主。右岸坝肩边坡为斜反向坡,地形欠完整。主要表现为块体的滑塌破坏、楔形体破坏两种破坏模式。左、右岸坝肩边坡在自然工况、降雨工况以及地震工况条件下均存在局部失稳的可能性,整体稳定性较好。     

某水电站韧性剪切带的发育特征及边坡开挖变形响应研究

拟建的澜沧江某水电站右岸岩质高边坡开挖近400 m,根据现场地质调查,边坡岩体为硬脆性的英安岩,卸荷强烈,且边坡内中小型断层发育。此外,右岸边坡还发育有2条陡倾坡内的韧性剪切带,剪切带内产生了糜棱化,这导致了右岸边坡的地质条件和岩体结构都非常复杂。为了探究此条件下岩质高边坡的开挖变形响应机制及规律,选取水电站右岸坝轴线边坡为研究对象,通过离散元程序UDEC来模拟边坡的开挖过程。研究结果表明:开挖导致韧性剪切带浅表层岩体产生较大变形,影响边坡稳定性;开挖引起的变形主要受倾坡外的卸荷裂隙及溢流面的控制,其地质-力学变形破坏模式以"滑移-拉裂"为主;边坡开挖后主要产生横向位移,其累计位移模式为向高高程传递、在后缘累积;边坡开挖与产生的变形能基本保持同步,最终受岩体弹性恢复滞后的影响,在接近开挖结束时剩余变形较小。     

黄土-砂岩二元结构路堑高边坡失稳机制模拟分析

在地质背景复杂的西北地区进行路堑开挖的工程中遇到了大量以上部为黄土层、下部为砂岩层的典型二元结构路堑高边坡。为确定黄土-砂岩二元结构路堑高边坡的失稳变形机制,依托兰永线高速公路K35+092段工程,利用有限元分析软件GEO-studio建立了黄土-砂岩二元结构路堑高边坡开挖全过程的数值模型。通过对边坡在分步开挖卸荷过程中的坡顶水平位移、竖向位移、深层水平位移、边坡稳定性安全系数变化,以及边坡在开挖状态下应变模拟结果的分析,对黄土-砂岩二元结构路堑高边坡的破坏特征以及失稳破坏机制进行了较为系统的研究。研究结果表明:黄土-砂岩二元结构路堑高边坡的结构特点、地层岩性决定了其失稳变形机制,在开挖卸荷过程中,坡顶水平位移不断增大,土体内塑性应变累积,边坡稳定性逐渐降低;黄土-砂岩二元结构路堑高边坡中的软弱夹层充当“滑动垫层”,起到“润滑”以及“弱化边界”的作用,是边坡潜在的不稳定因素之一;随着路堑边坡的刷方卸荷,上覆黄土坡体发生滑移破坏并对下伏砂岩坡体产生巨大的冲击力,而下伏坡体顺层剪出破坏产生的“联动作用”再次引发上覆坡体的滑塌下错,致使边坡整体失稳。为避免类似黄土-砂岩二元结构路堑高边坡失稳滑塌的发生,可采用框架预应力锚杆支护结构对边坡进行加固。     

某水库边坡位移监测及稳定分析研究

通过在某大坝深部和表面设置位移监测点的方法,对其坡体的持续变形进行监测,继而分析水库边坡的变形机制。研究发现,边坡变形可以总结为“上部倾倒持续-深部张拉开裂-坝体与下部相协调”的变形机理;持续变形受边坡表部开挖卸荷、岩体结构、板岩软硬互层、自身砂岩的共同控制,属于一种常态化的变形调整;坡体深部位移大部分发生在煌斑岩脉、深拉裂缝以及f_42-9断层等区域,并且竖直方向上位移相差不大,主要以水平向变形为主;在开口线之下,开挖再支护边坡的表面监测点位移主要在水平向;当水库中水位持续升高,坡体受库水产生的浮力也就越大,坡体受浮力影响被迫抬起,使变形位移不再是沉降,而转变为抬升。     

乌东德水电站左岸尾水出口边坡动态设计

乌东德水电站左岸尾水隧洞出口边坡为典型陡倾顺向坡,最大坡高114m,顺层滑移是边坡开挖支护设计需解决的关键问题。遵循优化开挖坡比、强化锁口支护的思路开展了施工图阶段设计。由于地质条件复杂,开挖揭露岩体结构与前期勘探成果差异较大,为此开展了边坡动态加固设计。为了对边坡稳定性进行反馈分析,采用FLAC3D三维数值方法研究边坡在开挖卸荷条件下的力学响应、边坡变形破坏机制和潜在失稳模式以及不同工况下整体稳定性安全系数。计算结果及变形监测资料表明,边坡开挖与支护设计合理,满足规范要求,边坡整体稳定。该边坡设计过程可供类似工程参考。     

陡倾顺层岩质斜坡动力倾倒变形机理研究

通常认为顺层岩质斜坡动力变形破坏以滑移—拉裂、滑移—弯曲模式为主,但是通过现场调研发现,在陡倾顺层斜坡中存在一类特殊的动力变形破坏方式——倾倒变形。为了得出该类型斜坡动力倾倒变形机理,以四川汶川县水磨沟陡倾软硬相间顺层斜坡在"5.12"汶川地震作用下失稳为例,在充分总结滑坡区工程地质条件和分析其动力破坏特征后,利用二维离散元数值模拟方法开展研究。结果表明:在地震荷载作用下,在斜坡表面PGA放大系数随着高程的增加总体表现节律性变化,在坡肩呈现峰值;斜坡失稳机理为坡内软岩和硬岩差异式拉剪破坏导致层面抗剪强度急剧降低,岩土体沿优势层面下滑;由于坡体下部岩层锁固作用,坡体向下滑动受阻,坡脚附近岩土体翘曲隆起,而坡顶震裂松弛岩土体在巨大地震惯性力下沿优势结构面滑动剪出过程中,受坡肩"关键块体"阻挡而向临空面发生倾倒变形,整个斜坡发生滑移—下部弯曲—上部倾倒式失稳破坏。研究成果为类似地区的边坡工程地震失稳分析提供参考和依据。     

软弱基座型滑坡形成机制离散元数值模拟研究

软弱基座型斜坡具有“上硬下软”的双层坡体结构,其变形破坏方式和失稳模式也较为复杂。为了详细分析该类型边坡的变形破坏机制,以具有此类坡体结构特征的一库区古滑坡为例,在现场调查的基础上,采用地质分析法和离散元数值模拟方法研究天然、降雨和地震条件下边坡的变形破坏过程。结果表明:活跃的地质时期、陡峭的地形、复杂的地质构造和双层的坡体结构特征构成了该滑坡形成的必要条件,降雨和地震是诱发滑坡的主要外界因素;滑坡表现为倾倒变形和滑移－压制拉裂的复合型失稳模式;利用离散元数值模拟研究了坡体在天然重力、降雨和地震等不同条件下的变形破坏过程,计算结果显示降雨和地震均会导致滑坡发生,其中地震型滑坡具有持续时间更短、发生规模更大、运动距离更远的特点。     

隧道开挖作用下反倾层状岩质边坡变形响应分析

反倾层状岩质边坡通常较为稳定,但在开挖扰动等作用影响下容易产生较大的倾倒变形,影响工程施工与建设安全。在西南地区复杂地质条件下对此类边坡进行隧道开挖作业,易发生边坡失稳问题。为此,选取四川汶马高速某隧道进口边坡为研究对象,结合现场勘察、监测数据及数值模拟等手段对反倾层状岩质边坡在隧道开挖影响下的变形特征进行综合分析。结果表明：边坡受内部结构特征控制,隧道开挖后坡底失去支撑,各部位由下而上向临空面倾倒;倾倒体以水平位移为主,位移量值呈现中部大、四周小的态势,且受降雨量影响较大;数值模拟显示边坡在天然状态下为极限平衡状态,隧道开挖后位移由隧道洞口处向上扩展至坡顶,坡内岩体剪切破坏,在类似边坡进行隧道施工时需加强支护。     

某水电站大型倾倒体变形破坏特征及稳定性分析

针对黄河上游某水电站4号大型倾倒体发育的地质环境条件及工程地质特性,在现场调查资料的基础上,结合倾倒体斜坡表部变形破坏特征、岩层倾角和岩体波速变化等因素,确定了倾倒体的变形展布范围、变形破坏特征、岩体结构及坡体结构等。由室内直剪试验、岩体纵波速度与岩体质量以及岩体力学参数之间的相关性分别获得缓倾软弱结构面和倾倒体岩体的力学参数,并运用刚性极限平衡法对倾倒体的稳定性进行了评价。结果表明:该倾倒体在正常蓄水+地震工况下,斜坡稳定性较其他工况低,可能出现失稳破坏。其他工况下,倾倒体整体处于稳定状态,但是局部地方稳定性较差,处于欠稳定状态,可能产生小规模、小范围的下滑垮塌破坏。     

澜沧江某水电站控制性结构面对岩质边坡的失稳破坏影响

边坡的控制性软弱结构面是决定岩质边坡失稳破坏模式及稳定性的重要因素。为研究其对边坡的影响,以西藏某拟建水电站中坝址溢洪洞出口边坡为研究对象,运用野外现场调查、工程地质分析等方法对边坡岩体控制性结构面进行了详细分析,并选取典型剖面分析潜在不利滑移面,并运用刚体极限平衡法计算其稳定性。结果表明:边坡发育陡倾坡外优势结构面及一组中—缓倾坡外不利结构面,边坡破坏模式以滑移-拉裂型为主,以控制性不利结构面为边界。边坡可能产生四组潜在滑移面,边坡碎裂松动岩体SL12及SL14区域产生浅表层弯折、脆性倾倒破坏模式。稳定计算结果表明天然工况下边坡基本稳定,暴雨及地震工况下边坡控制性软弱结构面参数会大大降低,稳定性系数大幅减小,边坡可能发生失稳破坏。研究成果可以为水电站工程建设及设计提供一定依据。     

切坡影响下缓倾顺层红层边坡变形的演化过程

以德遂高速公路沿线典型缓倾顺层红层边坡为工程依托，依据地质分析及相似理论建立缓倾顺层红层边坡室内物理模型，采用开挖试验模拟实际工程切坡，研究坡体的变形演化过程。结果表明：缓倾角20°的顺层红层边坡随切坡呈现典型的拉裂[CD*2]滑移式破坏，坡体位移均随分级切坡不断增大，水平位移均高于竖直位移，同时切坡面附近产生的位移相对于坡体其他部位较大；坡体变形主要由切坡阶段卸荷变形及静置阶段蠕滑变形两部分组成，且切坡卸荷为蠕滑变形发展创造了基础条件；切坡至软弱泥岩夹层前卸荷变形大小及速率均高于蠕滑变形，切坡至软弱泥岩夹层后坡体卸荷变形低于蠕滑变形；切坡面附近部位应力受切坡扰动较为明显，而坡体中部及后缘应力受切坡扰动较小，但坡内应力总体呈现下降趋势，即应力随切坡逐步释放。     

西南某水电站坝区岩体深部差异风化成因及分布规律分析

 在野外调查和室内分析的基础上,对西南某水电站坝区典型深部差异风化成因和分布规律进行了分析,指出其发育分布均位于微风化和新鲜岩体内部,主要受岩性和断裂控制,成因与河谷及岸坡形成演化密切相关。深部差异风化不会直接影响岩体的稳定性,但将促使浅表生改造进一步发展,导致岩体沿软弱结构面发生松动、变形、破坏、失稳,最终导致边坡的变形、破坏。     

某电厂后边坡岩体倾倒变形特征及失稳破坏模式分析

某电厂后边坡为高陡边坡,且发生倾倒,岩体破碎,边坡失稳将危及电厂安全。针对边坡不同的失稳破坏模式,可以采取相应的防治措施。为对电厂后边坡防治设计提供理论支撑,依据边坡岩体结构、变形破坏型式以及风化、波速等差异,自外向内将边坡岩体分为极强、强、弱3个倾倒变形区。综合分析各变形区边坡的形态、岩性组成等,结果表明:极强倾倒变形区岩体呈散体结构,易发生蠕滑-拉裂式滑坡;强倾倒变形区岩体呈碎裂、镶嵌结构,倾向坡外结构面发育,存在蠕滑-拉裂式滑塌;弱倾倒变形区岩体一般不会出现自身失稳破坏。     

层状岩质边坡动力变形破坏特征的试验研究

以反倾层状岩质边坡为研究对象,通过振动台试验对地震作用下反倾层状岩质边坡的变形破 坏过程进行了研究,观察记录了在不同频率、振幅、持时地震波作用下模型边坡的宏观变形破坏特征。 在此基础上,对模型边坡的变形破坏模式进行了分析。试验结果表明:地震作用下边坡变形破坏特征与 地震动参数密切相关;结构面对边坡的变形破坏有着控制作用;地震作用下反倾层状岩质边坡的变形破 坏模式可概化为:地震诱发———顶部及浅表部松动变形———坡体裂缝发育、扩展及层间错动加剧———顶 部及浅表部破坏加剧———坡脚拉张裂缝扩展及层间错动加剧,引起边坡大规模崩塌溃坏,散落岩体堆积 坡脚。